JPWO2018051630A1 - 膜分離活性汚泥処理システム - Google Patents

Abstract

本発明の一態様に係る膜分離活性汚泥処理システムは、有機物含有排水の流入口及び排出口を有し、上記有機物含有排水を生物処理する生物処理槽と、上記生物処理槽内で流動するように配置され、活性汚泥を付着維持する複数の担体と、上記生物処理槽内に配設され、上記有機物含有排水を曝気する第１気泡供給機構と、上記生物処理槽内の上記第１気泡供給機構より下流側に配設される膜分離機構と、上記生物処理槽内の上記膜分離機構より下方側に配設され、上記膜分離機構を洗浄する第２気泡供給機構とを備え、上記第２気泡供給機構が供給する気泡の平均径が、上記第１気泡供給機構が供給する気泡の平均径より大きい。

Description

本発明は、膜分離活性汚泥処理システムに関する。本出願は、２０１６年０９月１５日出願の日本出願第２０１６−１８０７５９号に基づく優先権を主張し、上記日本出願に記載された全ての記載内容を援用するものである。

工業廃水、畜産汚水、下水等の有機物を含有する排水の浄化処理では、処理効率の高い活性汚泥法が多く用いられている。特に、処理水と汚泥との分離を従来の沈殿法に代えて精密濾過膜（ＭＦ膜）又は限外濾過膜（ＵＦ膜）で行う膜分離活性汚泥法（ＭＢＲ法）が注目されている。

この膜分離活性汚泥法を用いた処理システムは、担体に繁殖させた微生物に汚水中の有機物を中心とした汚濁物質を捕らえさせ、消費させることで汚水を浄化する生物担体処理部と、生物担体処理部で浄化された水（処理水）を濾過する膜分離部とを備える。

このような膜分離活性汚泥処理システムでは、膜分離部の分離膜表面に活性汚泥が付着すると、目詰まり（ファウリング）が発生し、処理水の透過流速が低下する。この目詰まりを抑制できる膜分離活性汚泥処理システムとして、例えば生物処理部と膜分離部とを分離する仕切壁を有する水槽を備える膜分離活性汚泥処理システムが公知である（特開２０１０−２５３３５４号公報参照）。上記従来の膜分離活性汚泥処理システムは、上記仕切壁で生物担体処理を行う水槽と、膜分離を行う水槽とを分けることで、分離膜の目詰まり発生を低減している。

特開２０１０−２５３３５４号公報

本発明の一態様に係る膜分離活性汚泥処理システムは、有機物含有排水の流入口及び排出口を有し、上記有機物含有排水を生物処理する生物処理槽と、上記生物処理槽内で流動するように配置され、活性汚泥を付着維持する複数の担体と、上記生物処理槽内に配設され、上記有機物含有排水を曝気する第１気泡供給機構と、上記生物処理槽内の上記第１気泡供給機構より下流側に配設される膜分離機構と、上記生物処理槽内の上記膜分離機構より下方側に配設され、上記膜分離機構を洗浄する第２気泡供給機構とを備え、上記第２気泡供給機構が供給する気泡の平均径が、上記第１気泡供給機構が供給する気泡の平均径より大きい。

図１は、本発明の一実施形態の膜分離活性汚泥処理システムの構成を示す模式図である。 図１の膜分離活性汚泥処理システムの濾過モジュールの構成を示す模式的断面図である。

[本開示が解決しようとする課題]
上記公報に開示される従来の膜分離活性汚泥処理システムのように生物担体処理を行う水槽と、膜分離を行う水槽とを分けるシステムでは、分離壁を越えて生物担体処理部から膜分離部へ流入する活性汚泥が存在する。上記従来の膜分離活性汚泥処理システムでは水槽が分離されているため、一度膜分離部へ流入した活性汚泥は、生物担体処理部へ戻り難い。このため、生物担体処理部の活性汚泥が時間と共に減少していく。従って、このような膜分離活性汚泥処理システムでは、この活性汚泥の減少分を補填する運転管理が必要となる。また、上記従来の膜分離活性汚泥処理システムでは、水槽が生物担体処理部と膜分離部とで独立しているため、水槽が共通化されず、それぞれの水槽で処理する水量に応じた容量を確保する必要がある。従って、上記従来の膜分離活性汚泥処理システムでは、一槽式の膜分離活性汚泥処理システムに比べて水槽が大型化し易く、水槽建設費用や、水槽を設置する敷地占有面積が増大し易い。

上述のように従来の膜分離活性汚泥処理システムでは、分離膜の目詰まり抑止と、運転管理の容易性及び水槽の設置費用や占有面積の低減とが両立しない。このため、これらが両立するような膜分離活性汚泥処理システムが求められている。

本発明は、上述のような事情に基づいてなされたものであり、分離膜の目詰まりを抑止しつつ、運転管理を比較的容易に行うことができ、かつ水槽建設費用や水槽を設置する敷地占有面積を低減できる膜分離活性汚泥処理システムの提供を目的とする。

[発明の効果]
本発明の一態様に係る膜分離活性汚泥処理システムは、分離膜の目詰まりを抑止しつつ、運転管理を比較的容易に行うことができ、かつ水槽建設費用や水槽を設置する敷地占有面積を低減できる。

[本発明の実施の形態の説明]
本発明の一態様に係る膜分離活性汚泥処理システムは、有機物含有排水の流入口及び排出口を有し、上記有機物含有排水を生物処理する生物処理槽と、上記生物処理槽内で流動するように配置され、活性汚泥を付着維持する複数の担体と、上記生物処理槽内に配設され、上記有機物含有排水を曝気する第１気泡供給機構と、上記生物処理槽内の上記第１気泡供給機構より下流側に配設される膜分離機構と、上記生物処理槽内の上記膜分離機構より下方側に配設され、上記膜分離機構を洗浄する第２気泡供給機構とを備え、上記第２気泡供給機構が供給する気泡の平均径が上記第１気泡供給機構が供給する気泡の平均径より大きい。

当該膜分離活性汚泥処理システムは、生物処理槽に膜分離機構が配設されている。当該膜分離活性汚泥処理システムは、この膜分離機構により生物処理槽内で処理水と活性汚泥の付着した担体とを分離するので、分離された活性汚泥はそのまま生物処理槽内に留まり、生物処理槽内の活性汚泥の減少を抑止できる。このため、当該膜分離活性汚泥処理システムは、運転管理が比較的容易にできる。また、当該膜分離活性汚泥処理システムは、第１気泡供給機構と第２気泡供給機構とを備え、第２気泡供給機構が供給する気泡の平均径が、第１気泡供給機構が供給する気泡の平均径より大きい。平均径の大きい気泡は浮力が大きいので、第２気泡供給機構から供給される平均径の大きい気泡により、膜分離機構の周辺にある活性汚泥の方が大きく押し動かされ、上流側の第１気泡供給機構側へ移動する活性汚泥が多くなる。このため、当該膜分離活性汚泥処理システムは、気泡の平均径の大きい膜分離機構周辺で活性汚泥の密度が下がる。また、当該膜分離活性汚泥処理システムは、気泡により分離膜が揺動し、表面への活性汚泥の付着を抑止できる。このため、当該膜分離活性汚泥処理システムは、分離膜の目詰まりを抑止できる。さらに、当該膜分離活性汚泥処理システムは、生物処理槽内に膜分離機構が配設されているので、水槽が生物処理部と膜分離部とで独立しているシステムに比べ、水槽の総容量を低減できる。このため、当該膜分離活性汚泥処理システムは、水槽建設費用や水槽を設置する敷地占有面積を低減できる。

上記第１気泡供給機構が供給する気泡の平均径としては、０．５ｍｍ以上２．５ｍｍ以下が好ましく、上記第２気泡供給機構が供給する気泡の平均径としては、５ｍｍ以上１５０ｍｍ以下が好ましい。当該膜分離活性汚泥処理システムは、上記第１気泡供給機構が供給する気泡の平均径を上記範囲内とすることで、曝気による生物処理を促進することができる。また、当該膜分離活性汚泥処理システムは、上記第２気泡供給機構が供給する気泡の平均径を上記範囲内とすることで、膜分離機構周辺での活性汚泥の密度低減効果と、分離膜への活性汚泥の付着抑止効果とが高められる。

上記担体として多孔質体を用いるとよい。多孔質の担体は、例えばゲル状の担体等に比べ強度に優れるので破損し難く、当該膜分離活性汚泥処理システムは、破損時の破片等による膜分離機構の分離膜の目詰まりを抑止できる。また、上記担体は生物処理槽内で分離膜に接すると第２気泡供給機構から供給される気泡により押し動かされる。これにより上記担体は分離膜を擦過するので、分離膜への活性汚泥の付着抑止効果が高められる。さらに、上記担体の空孔率を調整することで、付着させる活性汚泥の量を比較的容易に調整できる。また、担体を多孔質とすることで、活性汚泥が担体の表面のみならず内部にも付着できる。担体の表面に付着した活性汚泥は、気泡に触れ有酸素状態となるため好気性処理が行われるのに対し、担体の内部に付着した活性汚泥は、気泡に触れ難いため嫌気状態となり嫌気性処理が行われる。これにより、好気性処理のみでは処理しきれない有機物を分解することができる。

上記膜分離機構の分離膜の主成分がポリテトラフルオロエチレンであるとよい。このように上記膜分離機構の分離膜の主成分をポリテトラフルオロエチレンとすることで、活性汚泥が第２気泡供給機構から供給される浮力の大きい気泡により押し動かされる際に膜分離機構の分離膜を擦過しても擦過傷を生じ難いので、当該膜分離活性汚泥処理システムは、安定運転し易い。

［本発明の実施形態の詳細］
以下、本発明に係る膜分離活性汚泥処理システムの実施形態について図面を参照しつつ詳説する。

図１の膜分離活性汚泥処理システムは、有機物含有排水の流入口及び排出口を有する生物処理槽１と、上記生物処理槽１内で流動するように配置され、活性汚泥を付着維持する複数の担体２と、上記生物処理槽１内の上流側に配設され、上記有機物含有排水を曝気する第１気泡供給機構３と、上記生物処理槽１内の第１気泡供給機構３より下流側に配設される膜分離機構４とを備える。つまり、当該膜分離活性汚泥処理システムは、有機物含有排水が流入する生物処理槽１の流入口と膜分離機構４との間に第１気泡供給機構３を備え、有機物含有排水は、第１気泡供給機構３により曝気された後、膜分離機構４へ至る。また、当該膜分離活性汚泥処理システムは、上記生物処理槽１内の上記膜分離機構４より下方側に配設され、上記膜分離機構４を洗浄する第２気泡供給機構５を備える。上記第２気泡供給機構５が供給する気泡５ａの平均径は、上記第１気泡供給機構３が供給する気泡３ａの平均径より大きい。

当該膜分離活性汚泥処理システムは、生物処理槽１に膜分離機構４が配設されている。当該膜分離活性汚泥処理システムは、この膜分離機構４により生物処理槽１内で処理水と活性汚泥の付着した担体とを分離するので、分離された活性汚泥はそのまま生物処理槽１内に留まり、生物処理槽１内の活性汚泥の減少を抑止できる。このため、当該膜分離活性汚泥処理システムは、運転管理が比較的容易にできる。また、当該膜分離活性汚泥処理システムは、第１気泡供給機構３と第２気泡供給機構５とを備え、第２気泡供給機構５が供給する気泡５ａの平均径が、第１気泡供給機構３が供給する気泡３ａの平均径より大きい。平均径の大きい気泡は浮力が大きいので、第２気泡供給機構５から供給される平均径の大きい気泡により、膜分離機構４の周辺にある活性汚泥の方が大きく押し動かされ、上流側の第１気泡供給機構３側へ移動する活性汚泥が多くなる。このため、当該膜分離活性汚泥処理システムは、気泡の平均径の大きい膜分離機構４周辺で活性汚泥の密度が下がる。また、当該膜分離活性汚泥処理システムは、気泡５ａにより分離膜が揺動し、表面への活性汚泥の付着を抑止できる。このため、当該膜分離活性汚泥処理システムは、分離膜の目詰まりを抑止できる。さらに、当該膜分離活性汚泥処理システムは、生物処理槽１内に膜分離機構４が配設されているので、水槽が生物処理部と膜分離部とで独立しているシステムに比べ、水槽の総容量を低減できる。このため、当該膜分離活性汚泥処理システムは、水槽建設費用や水槽を設置する敷地占有面積を低減できる。

当該膜分離活性汚泥処理システムは、有機物含有排水を処理する。上記有機物含有排水としては、下水や工場排水等を挙げることができる。当該膜分離活性汚泥処理システムは、特に工場排水のような生物化学的酸素要求量（ＢＯＤ）が１０００ｍｇ／Ｌ以上の高濃度の有機物含有排水に好適に用いることができる。

＜生物処理槽＞
生物処理槽１は、上記有機物含有排水を生物処理する槽であり、有機物含有排水の流入口１ａ及び排出口１ｂを有する。上記生物処理槽１は、１槽構成であり、メッシュ等により仕切られていない。

上記生物処理槽１の平面視形状としては、特に限定されないが、例えば矩形状とできる。上記流入口１ａは、平面視で上記生物処理槽１の壁面又はこれに近接して配設されることが好ましく、上記排出口１ｂは、平面視でこの流入口１ａが配設される壁面とは反対側の壁面又はこれに近接して配設されることが好ましい。このように流入口１ａ及び排出口１ｂを配設することで、流入口１ａから排出口１ｂへ至る有機物含有排水の流れる距離を長くとることができるので、生物処理効率を向上できる。ここで「壁面に近接して配設される」とは、平面視での流入口１ａと排出口１ｂとの距離に対する壁面からの距離の割合が３％以下であることを意味する。

有機物含有排水は、供給管Ｘにより流入口１ａから生物処理槽１に供給される。流入口１ａから供給された有機物含有排水は、膜分離機構４へ至るまでに浄化され、膜分離機構４を経て排出口１ｂへ至る。排出口１ｂには排出管Ｙが接続されており、処理済水は、この排出管Ｙから当該膜分離活性汚泥処理システム外へ排出される。

生物処理槽１内の有機物含有排水には活性汚泥（好気性の微生物）が含有されている。活性汚泥は、生物処理槽１内で生物処理を行い、上記排水中の有機物を酸化分解又は吸収分離する。また、上記活性汚泥は、複数の担体２に付着維持される。

（担体）
担体２は、流動担体であり、生物処理槽１内で流動するように配置される。流動担体は、固定担体等に比べ比表面積が大きく、かつ担体２が流動することにより活性汚泥が有機物や酸素等と接触し易くなり効率的に生物処理を行うことができる。

上記活性汚泥の担体２としては、多孔質体を用いるとよく、特にスポンジ状であることが好ましい。多孔質の担体は、例えばゲル状の担体等に比べ強度に優れるので破損し難く、破損時の破片等による膜分離機構４の分離膜の目詰まりを抑止できる。また、上記担体２は生物処理槽１内で分離膜に接すると第２気泡供給機構５から供給される気泡により押し動かされる。これにより上記担体２は分離膜を擦過するので、分離膜への活性汚泥の付着抑止効果が高められる。さらに上記担体２は、空孔率を調整することで、付着させる活性汚泥の量を比較的容易に調整できる。

上記担体２の材質としては、ポリウレタン、ポリビニルアルコール、ポリプロピレン、ポリオレフィン等を挙げることができる。

上記担体２の形状としては、特に限定されないが、例えば球体や立方体等とできる。上記担体２の大きさの下限としては、１ｍｍが好ましく、３ｍｍがより好ましい。一方、上記担体２の大きさの上限としては、１５ｍｍが好ましく、１２ｍｍがより好ましい。上記担体２の大きさが上記下限未満であると、分離膜を十分に擦過できず、分離膜への活性汚泥の付着抑止効果が不足するおそれがある。逆に、上記担体２の大きさが上記上限を超えると、体積に対して比表面積が小さくなるため、生物処理効率が低下するおそれがある。なお、担体２の大きさとは、水を含んで膨潤した状態の担体２と同体積の球体の直径を指す。

＜第１気泡供給機構＞
第１気泡供給機構３は、上記生物処理槽１の上流側に配設され、気泡３ａを供給することで上記有機物含有排水を曝気する。この曝気により上記有機物含有排水に酸素が供給され、活性汚泥による有機物の低減が促進される。第１気泡供給機構３は、平面視で生物処理槽１のうち流入口１ａから膜分離機構４へ至る部分を覆うように配設されとよい。このように第１気泡供給機構３を配設することで、生物処理が主に行われる部分全体を曝気できるので活性汚泥による有機物の低減がさらに促進できる。

第１気泡供給機構３は被処理水を貯留した生物処理槽１に浸漬されており、圧縮機等から給気管（図示せず）を通して供給される気体を連続又は間欠的に吐出することで気泡３ａを供給する。このような第１気泡供給機構３としては特に限定されず、公知の散気装置を用いることができる。

なお、第１気泡供給機構３から供給する気体としては酸素を含むものであれば特に限定されないが、ランニングコストの観点から空気を用いることが好ましい。

上記有機物含有排水の酸素濃度の下限としては、１ｍｇ／Ｌが好ましく、１．５ｍｇ／Ｌがより好ましい。一方、上記有機物含有排水の酸素濃度の上限としては、３ｍｇ／Ｌが好ましく、２．５ｍｇ／Ｌがより好ましい。上記有機物含有排水の酸素濃度が上記下限未満であると、生物処理効率が低下するおそれがある。逆に、上記有機物含有排水の酸素濃度が上記上限を超えると、酸素濃度を上昇させるために必要となるコストの上昇に対して得られる生物処理効率向上効果が小さくなり過ぎるおそれがある。なお、上記有機物含有排水の酸素濃度は、例えば後述する第１気泡供給機構３が供給する気泡３ａの量や平均径等を制御することで調整できる。

上記第１気泡供給機構３が供給する気泡３ａの平均径の下限としては、０．５ｍｍが好ましく、０．８ｍｍがより好ましく、１ｍｍがさらに好ましい。一方、上記第１気泡供給機構３が供給する気泡３ａの平均径の上限としては、２．５ｍｍが好ましく、２．２ｍｍがより好ましく、２ｍｍがさらに好ましい。上記第１気泡供給機構３が供給する気泡３ａの平均径が上記下限未満であると、排水中での気泡３ａの上昇速度が低下し、気泡３ａが担体２に吸着し易くなるため、担体２が排水に接する表面積が減り、生物処理効率が低下するおそれがある。逆に、上記第１気泡供給機構３が供給する気泡３ａの平均径が上記上限を超えると、気泡３ａに含まれる酸素が排水に溶解し難くなるため、気泡３ａによる酸素供給効果が不足するおそれがある。なお、平均気泡径は、例えば上昇する気泡を鉛直軸に対して垂直な方向からＣＣＤカメラ等で撮影し、この撮影画像を画像解析することで算出することができる。具体的には、個々の気泡径について撮影された気泡の形状から等価な面積を持つ円の直径を算出し、その平均値を求める。

＜膜分離機構＞
膜分離機構４は、上記生物処理槽１の第１気泡供給機構３より下流側に配設される。また、上記膜分離機構４は、平面視で排出口１ｂと近接するように配設されることが好ましい。生物処理は、平面視で生物処理槽１のうち流入口１ａと膜分離機構４との間で主に行われる。このように上記膜分離機構４を排出口１ｂと近接するように配設することで、流入口１ａと膜分離機構４との間を長くすることができるので、生物処理効率を向上できる。また、上記膜分離機構４は、平面視で生物処理槽１の壁面に近接して配設されることが好ましい。このように上記膜分離機構４を生物処理槽１の壁面に近接して配設することで、生物処理が行われ難い部分、いわゆるデッドスペースが低減されるので、当該膜分離活性汚泥処理システムは生物処理効率を向上できる。

上記膜分離機構４は、生物処理された被処理水を濾過できる複数の濾過モジュール４０を有する。図２に示すように濾過モジュール４０は、被処理水を濾過する分離膜４１と、この分離膜４１の両端部を固定する保持部材（上部保持部材４２及び下部保持部材４３）とを備える。また、濾過モジュール４０の上部保持部材４２の排出部には配管４４が接続され、処理済水が排出管Ｙへ導出される。

（分離膜）
分離膜４１は、内側の中空部に水を透過させる一方、被処理液に含まれる担体２等の透過を阻止する多孔質状の膜である。このような分離膜４１としては、被処理水を濾過できる限り特に限定されないが、例えば図２に示すように一方向に引き揃えられた状態で保持される複数本の中空糸膜を用いることができる。

分離膜４１としては、熱可塑性樹脂を主成分とするものを用いることができる。この熱可塑性樹脂としては、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、エチレン−ビニルアルコール共重合体、ポリアミド、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリスチレン、ポリサルホン、ポリビニルアルコール、ポリフェニレンエーテル、ポリフェニレンサルファイド、酢酸セルロース、ポリアクリロニトリル、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等が挙げられる。中でも、上記膜分離機構４の分離膜４１の主成分がポリテトラフルオロエチレンであるとよい。このように上記膜分離機構４の分離膜４１の主成分をポリテトラフルオロエチレンとすることで、活性汚泥が第２気泡供給機構５から供給される浮力の大きい気泡により押し動かされる際に膜分離機構４の分離膜４１を擦過しても擦過傷を生じ難いので安定運転し易い。

また、上記分離膜４１としてセラミック膜を用いることもできる。このセラミック膜の材質としては、アルミナや炭化ケイ素（シリコンカーバイド）等を挙げることができる。

なお、上記分離膜４１は、他のポリマー、潤滑剤などの添加剤等を適宜含有していてもよい。

分離膜４１の平均長さの下限としては、０．５ｍが好ましく、１ｍがより好ましい。一方、分離膜４１の平均長さの上限としては、４ｍが好ましく、３ｍがより好ましい。分離膜４１の平均長さが上記下限未満であると、１つの気泡が濾過モジュール４０の下方から供給され水面まで上昇する間に擦過する分離膜４１の表面積が減少し、分離膜４１の洗浄効果が低下するおそれがある。また、分離膜４１の揺動が十分発生しないおそれがある。逆に、分離膜４１の平均長さが上記上限を超えると、分離膜４１の自重によって分離膜４１の撓みが大きくなり過ぎるおそれや、濾過モジュール４０の設置時等における取扱い性が低下するおそれがある。なお、分離膜４１の平均長さとは、上部保持部材４２に固定された上端部から下部保持部材４３に固定された下端部までの平均距離を意味する。

分離膜４１の気孔率の上限としては、９０％が好ましく、８５％がより好ましい。また、分離膜４１の気孔率の下限としては、７５％が好ましく、７８％がより好ましい。分離膜４１の気孔率が上記上限を超える場合、分離膜４１の機械的強度及び耐擦過性が不十分となるおそれがある。一方、分離膜４１の気孔率が上記下限未満の場合、透水性が低下し、濾過モジュール４０の濾過能力が低下するおそれがある。なお、気孔率とは、分離膜４１の体積に対する空孔の総体積の割合をいい、ＡＳＴＭ−Ｄ−７９２に準拠して分離膜４１の密度を測定することで求めることができる。

分離膜４１の空孔の平均径の下限としては、０．０１μｍが好ましく、０．０５μｍがより好ましい。一方、上記分離膜４１の空孔の平均径の上限としては、０．４５μｍが好ましく、０．２μｍがより好ましい。上記分離膜４１の空孔の平均径が上記下限未満であると、透水性が低下するおそれがある。逆に、上記分離膜４１の空孔の平均径が上記上限を超えると、被処理液に含まれる不純物の分離膜４１内部への透過を阻止できないおそれがある。なお、空孔の平均径とは、分離膜４１の外周面の空孔の平均径を意味し、例えば細孔直径分布測定装置（例えばＰｏｒｏｕｓ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ社の「多孔質材料自動細孔径分布測定システム」）により測定することができる。

（保持部材）
上部保持部材４２は、複数本の分離膜４１の上端部を保持する部材である。この上部保持部材４２は、複数本の分離膜４１の上部開口と連通し、処理済水を収集する排出部（集水ヘッダ）を有する。この排出部には配管４４が接続され、複数本の分離膜４１の内部に浸透した処理済水を排出する。上部保持部材４２の外形は特に限定されず、断面形状は例えば多角形状、円形状等とすることができる。

下部保持部材４３は、複数本の分離膜４１の下端部を保持する部材である。上記下部保持部材４３は、図２に示すように外枠４３ａと、分離膜４１の下端部を固定する複数の固定部位４３ｂとを有する。この固定部位４３ｂは、例えば棒状に形成されており、一定の間隔を持って複数略平行に配設され、上方側にそれぞれ複数本の分離膜４１が配設されている。

上部保持部材４２及び下部保持部材４３の材質としては特に限定されず、例えばエポキシ樹脂、ＡＢＳ樹脂、シリコーン樹脂等を用いることができる。

なお、濾過モジュール４０は、取扱い（運搬、設置、交換等）を容易にするために、上部保持部材４２と下部保持部材４３との間を連結する連結部材を有していてもよい。このような連結部材としては、例えば金属製の支持棒や、樹脂製のケーシング（外筒）等が挙げられる。

＜第２気体供給機構＞
第２気泡供給機構５は、上記生物処理槽１内の上記膜分離機構４より下方側に配設され、上記膜分離機構４を洗浄する。具体的には、第２気泡供給機構５は、上記濾過モジュール４０の下方から、分離膜４１の表面を洗浄する気泡５ａを供給する。この気泡５ａは、上記固定部位４３ｂの間を通過し分離膜４１の表面を擦過しながら上昇することで分離膜４１の表面を洗浄する。

第２気泡供給機構５は、第１気泡供給機構３と同様に被処理水を貯留した生物処理槽１に浸漬されており、圧縮機等から給気管（図示せず）を通して供給される気体を連続又は間欠的に吐出することで気泡５ａを供給する。また、上記第２気泡供給機構５が供給する気泡５ａの平均径は、上記第１気泡供給機構３が供給する気泡３ａの平均径より大きい。

このような気泡供給機構としては、例えば樹脂又はセラミックス製の板又は管に多数の空孔を形成した多孔板又は多孔管を用いた散気装置、ディフューザやスパージャなどから気体を噴射する噴射流式散気装置、間欠的に気泡を噴射する間欠気泡噴射式散気装置等を用いることができる。また、上記間欠気泡噴射式散気装置としては、圧縮機等から給気管を通して連続的に供給される気体を内部に貯留し、一定体積になった気体を間欠的に吐出することで気泡を供給するポンプが挙げられる。このようなポンプにより間欠的に大きな気泡５ａを分離膜４１に向かって噴射することで、気泡５ａが下部保持部材４３によって分割され分離膜４１表面に接触しながら上昇する。この分割された気泡５ａは、分離膜４１の間隔に近い平均径を有し分離膜４１間に均質に拡がり易い。そのため気泡５ａは、複数の分離膜４１を効果的に揺動させ、分離膜４１の洗浄効果をより高めることができる。

なお、第２気泡供給機構５から供給する気体としては不活性のものであれば特に限定されないが、ランニングコストの観点から空気を用いることが好ましい。

上記第２気泡供給機構５が供給する気泡５ａの平均径の下限としては、５ｍｍが好ましく、５．５ｍｍがより好ましく、６ｍｍがさらに好ましい。一方、上記第２気泡供給機構５が供給する気泡５ａの平均径の上限としては、１５０ｍｍが好ましく、３０ｍｍがより好ましく、７ｍｍがさらに好ましい。上記第２気泡供給機構５が供給する気泡５ａの平均径が上記下限未満であると、気泡５ａによる分離膜４１の表面の擦過力が不足し、洗浄効果が低下するおそれがある。逆に、上記第２気泡供給機構５が供給する気泡５ａの平均径が上記上限を超えると、気泡５ａの形状が不安定となるため、気泡５ａによる洗浄効果が不足するおそれがある。

上記第１気泡供給機構３が供給する気泡３ａの平均径に対する上記第２気泡供給機構５が供給する気泡５ａの平均径の比の下限としては、３倍が好ましく、５倍がより好ましく、８倍がさらに好ましい。一方、上記第１気泡供給機構３が供給する気泡３ａの平均径に対する上記第２気泡供給機構５が供給する気泡５ａの平均径の比の上限としては、１００倍が好ましく、５０倍がより好ましく、１５倍がさらに好ましい。上記第１気泡供給機構３が供給する気泡３ａの平均径に対する上記第２気泡供給機構５が供給する気泡５ａの平均径の比が上記下限未満であると、膜分離機構４周辺での活性汚泥の密度低減効果が不足するおそれがある。逆に、上記第１気泡供給機構３が供給する気泡３ａの平均径に対する上記第２気泡供給機構５が供給する気泡５ａの平均径の比が上記上限を超えると、第１気泡供給機構３が供給する気泡３ａの平均径が小さくなり過ぎ、生物処理効率が低下するおそれや、第２気泡供給機構５が供給する気泡５ａの平均径が大きくなり過ぎ気泡５ａの形状が不安定となるため、気泡５ａによる洗浄効果が不足するおそれがある。

［膜分離活性汚泥処理方法］
当該膜分離活性汚泥処理システムを用いて行われる膜分離活性汚泥処理方法は、排水を生物処理する工程と、この生物処理工程での処理水を膜分離する工程とを備える。

＜生物処理工程＞
生物処理工程では、上記生物処理槽１において排水に由来する被処理水中の有機物を活性汚泥に酸化分解又は吸収分離させる。この生物処理は、主として第１気泡供給機構３により曝気されている生物処理槽１の上流側で行われる。

＜膜分離工程＞
膜分離工程では、膜分離機構４の濾過モジュール４０を用いて、被処理水を濾過することによって処理済水を得る。膜分離機構４は、第１気泡供給機構３より下流側に配設されているので、主に生物処理された被処理水を濾過する。

［その他の実施形態］
今回開示された実施の形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記実施形態の構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

上記実施形態では、膜分離機構が複数の濾過モジュールを有する場合を説明したが、濾過モジュールは単数であってもよい。

また、膜分離機構の濾過モジュールは、上部保持部材が分離膜の両端を保持し、下部保持部材が分離膜をＵ字状に湾曲させて折り返す構成としてもよい。この場合、分離膜の平均長さとは、下部保持部材で固定された湾曲部の下端部から上部保持部材に固定された上端部までの長さをいう。

１ 生物処理槽
１ａ 流入口
１ｂ 排出口
２ 担体
３ 第１気泡供給機構
３ａ 気泡
４ 膜分離機構
４０ 濾過モジュール
４１ 分離膜
４２ 上部保持部材
４３ 下部保持部材
４３ａ 外枠
４３ｂ 固定部位
４４ 配管
５ 第２気泡供給機構
５ａ 気泡
Ｘ 供給管
Ｙ 排出管

Claims (4)

1. 有機物含有排水の流入口及び排出口を有し、上記有機物含有排水を生物処理する生物処理槽と、
   上記生物処理槽内で流動するように配置され、活性汚泥を付着維持する複数の担体と、
   上記生物処理槽内に配設され、上記有機物含有排水を曝気する第１気泡供給機構と、
   上記生物処理槽内の上記第１気泡供給機構より下流側に配設される膜分離機構と、
   上記生物処理槽内の上記膜分離機構より下方側に配設され、上記膜分離機構を洗浄する第２気泡供給機構と
   を備え、
   上記第２気泡供給機構が供給する気泡の平均径が、上記第１気泡供給機構が供給する気泡の平均径より大きい膜分離活性汚泥処理システム。
2. 上記第１気泡供給機構が供給する気泡の平均径が０．５ｍｍ以上２．５ｍｍ以下であり、上記第２気泡供給機構が供給する気泡の平均径が５ｍｍ以上１５０ｍｍ以下である請求項１に記載の膜分離活性汚泥処理システム。
3. 上記担体として多孔質体を用いる請求項１又は請求項２に記載の膜分離活性汚泥処理システム。
4. 上記膜分離機構の分離膜の主成分がポリテトラフルオロエチレンである請求項１、請求項２又は請求項３に記載の膜分離活性汚泥処理システム。

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